SFB 1313: Grenzflächenbeeinflusste Mehrfeldprozesse in porösen Medien - Strömung, Transport und Deformation
Coordinator
Professor Dr.-Ing. Rainer Helmig ; Professor Dr.-Ing. Holger Steeb
Grant period
2018 -
Funding body
Deutsche Forschungsgemeinschaft
DFG
Identifier
G:(GEPRIS)327154368
Note: Strömung, Transport und Deformation in porösen Medien sind über nichtlineare physikalische, chemische sowie biologische Prozesse stark miteinander gekoppelt. Abhängig von den Fragestellungen und Anwendungen werden diese Prozesse auf unterschiedlichen zeitlichen und räumlichen Skalen, mit variierenden Struktureigenschaften und Heterogenitäten, untersucht. Diese Untersuchungen zeigen, dass viele Prozesse von den Eigenschaften und der Morphologie des porösen Mediums sowie der Dynamik der Fluid-Fluid- und Fluid-Feststoff-Grenzflächen dominiert werden, die auf deutlich kleineren als den betrachteten Längenskalen auftreten. Aus diesem Grund bilden viele bestehende Modellkonzepte das eigentliche Systemverhalten nur unzureichend ab. Beispiele für eingeschränkte Prognosefähigkeiten sind das erweiterte Darcy-Gesetz für Mehrphasenströmungen sowie aktuelle Modelle für Verdunstungsprozesse und Rissausbreitungsmodelle in porösen Medien. Der Sonderforschungsbereich hat sich zum Ziel gesetzt, ein grundlegendes Verständnis darüber zu entwickeln, wie Grenzflächen die Strömung, den Transport und die Deformation in porösen Medien skalenübergreifend beeinflussen. Dies beinhaltet sowohl die Quantifizierung des Einflusses von Porengeometrie, Heterogenität und Schädigungszustand des porösen Mediums auf die Dynamik von Fluid-Fluid- und Fluid-Festkörper-Grenzflächen, als auch die Entwicklung von mathematischen und numerischen Mehrskalenmodellen. In der dritten Antragsphase fokussieren sich die Teilprojekte auf das Schwerpunktthema „Salz“ in porösen Medien. In besonderem Fokus stehen dabei Salzausfällungsphänomene getrieben durch Verdunstungsprozesse, sowie chemisch-induzierte Karbonatausfällung und -lösung. Um die Forschung innerhalb des SFBs zielgerichtet zu strukturieren, wurde das Gebiet der grenzflächenbezogenen Prozesse wie bisher in drei Projektbereiche eingeteilt. Projektbereich A behandelt grenzflächenbedingte Austauschvorgänge von Masse, Impuls und Energie für gekoppelte freie Strömungen und Strömungen in porösen Medien. Projektbereich B thematisiert komplexe Riss- und Versagensvorgänge in porösen Medien. Projektbereich C bearbeitet Veränderungen im Porenraum aufgrund von Prozessen an der Grenzfläche zwischen Fluid- und Feststoffphase. Die Forschung in allen drei Bereichen kombiniert mathematische und numerische Modellbildung mit modernen mehrskaligen, bildgestützten Experimenten. Alle drei Projektbereiche teilen konzeptuelle Herausforderungen, wie die Visualisierung sowohl von Simulations- als auch von experimentellen Ergebnissen, die Definition von Benchmarks zur Modellvalidierung, sowie die Kopplung mehrskaliger Simulationsumgebungen. Diese Themen werden im Projektbereich D bearbeitet. Ein weiterer Projektbereich unterstützt den SFB als zentraler Servicebereich mit einer gemeinsamen experimentellen Plattform, der Informationsinfrastruktur, der Koordinierung des Gesamtprojekts, der Organisation des Integrierten Graduiertenkollegs und mit Öffentlichkeitsarbeit.
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